Принцип ректификации. Принципиальная схема ректификационной установки непрерывного действия.
L в виде флегмы В колонне сырье (исходная смесь) разделяется на дистиллят D (сверху) и остаток W (снизу). Температура в кубе колонны близка к температуре кипения высококипящего компонента, а температура верха близка к температуре кипения низкокипящего, т.е. tw>tD Принципиальная схема ректификационной установки непрерывного действия 1 – подогреватель; 2 – ректификационная колонна; 3 – дефлегматор; 4 – кипятильник |
Принцип.Процесс ректификации заключается в многократном нагревании жидкости до все более высокой температуры с частичным ее испарением и отводом образовавшихся паров и многократном охлаждении с частичной конденсацией паров. При этом в жидкости увеличивается концентрация высококипящего компонента, а в парах – низкокипящего компонента. Концентрация низкокипящего компонента уменьшается в жидкости т.е. х2<х1<х<хf.
Пары необходимо охлаждать, частично конденсировать и отводить образовавшуюся жидкость. При многократном повторении этой операции растет концентрация низкокипящего компонента в парах т.е. y4>y3>y>хf.
Эти процессы происходят при взаимодействии пара и жидкости на контактных устройствах.
Материальный и тепловой балансы ректификационной установки.
Материальный баланс
Баланс для всей колонны ,
а по низкокипящему компоненту .
Допущения, используемые при расчете ректификации.
1. Мольный расход паров по высоте колонны не меняется;
|
|
2. Состав пара, выходящего из куба колонны, равен составу кубовой жидкости.
3. Состав пара, выходящего сверху колонны, равен составу флегмы.
Тепловой баланс
Уравнение теплового баланса имеет вид:
,
где - количество тепла, подводимое в куб колонны;
- количество тепла, уносимое дистиллятом;
- количество тепла, уносимое остатком;
- количество тепла, вносимое сырьём;
- количество тепла, отводимое в дефлегматоре;
- тепловые потери.
,
,
,
,
Уравнение рабочей линии верхней части колонны.
Определяющая величина процесса ректификации – флегмовое число.
Флегмовое число – отношение расхода флегмы к дистилляту
- уравнение рабочей линии верхней части колонны.
если х = xD, тоy = xD(т.е. получаем точку D) yD = xD – точка D на диагонали, при x =0, . Точка C с абсцисой хf принадлежит рабочим линиям как верхней, так и нижней частей колонны. Точка А, где yW = xW характеризует состав остатка, т.е. точка A принадлежит рабочей линии нижней части колонны. |
AC – рабочая линия нижней части колонны, (при , т.е. когда сырье подают в жидком состоянии).
Минимальное, рабочее и оптимальное флегмовые числа.
Если дистиллят и остаток не выводятся, сырье не подается, а циркуляция потоков продолжается, то колонна работает "на себя", а флегмовое число равно ¥.
|
|
Т.е. приD = 0,
.
При бесконечном флегмовом числе, когда колонна работает “на себя”, рабочие линии проходят по диагонали.
При максимальном флегмовом числе число теоретических ступеней – минимальное .
При минимальном флегмовом числе число теоретических ступеней –бесконечное .
- угол наклона рабочей линии
, ,
где коэффициент избытка флегмы
В нефтепереработке используют формулу Джиллиланда:
.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 388; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!